BR112021015298A2 - Sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários - Google Patents
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Abstract
sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários. sistema de iluminação contínua para túneis com pluralidade de luminárias ou dispositivos de iluminação (1) que compreende uma base longitudinal (2) com meios de fixação ao túnel; um elemento de fechamento (3) transparente ou translúcido; pelo menos um pcb (4) e uma pluralidade de fontes de luz led (5) consecutivas conectadas ao dito pcb (4) que formam pelo menos uma linha com separação entre elas de modo que o ângulo de emissão (ae) na direção longitudinal do túnel permite uma continuidade de feixes de luz consecutivos, em que a separação entre leds (5) depende da altura do dispositivo de iluminação (1); e em que os meios de fixação de uma base (2) ao túnel compreendem meios de regulação de um ângulo de inclinação (ai) de acordo com a direção transversal do túnel, de modo que sua combinação com o ângulo de emissão permite uma iluminação com uniformidade próxima a 100%.
Description
[001] A presente invenção corresponde ao domínio técnico dos sistemas de iluminação de túneis rodoviários, especificamente a um sistema de iluminação contínua dos mesmos.
[002] Atualmente, existe uma vasta experiência no design de iluminação rodoviária e, especificamente, de seções de túnel que requerem condições especiais devido ao fato de envolverem pontos ou áreas escuras no trajeto a ser percorrido pelo condutor.
[003] O principal problema gerado é devido ao alto contraste entre pouca iluminação no interior dos túneis e altas luminâncias externas durante o dia, o que acarreta problemas de visibilidade devido às dificuldades de adaptação do olho humano.
[004] Esse problema ocorre na entrada do túnel devido aos olhos do motorista estarem adaptados à alta iluminação natural externa, e uma certa distribuição de luminâncias pode causar o conhecido efeito de buraco negro que impede os motoristas de ver o interior do túnel quando estão a uma certa distância da entrada do túnel.
[005] Por outro lado, o efeito contrário acontece na saída do túnel devido ao contraste entre a baixa iluminação interna e a alta iluminação externa, o que causa ofuscamentos que reduzem a capacidade de resposta do motorista até que seus olhos se acostumem com o nível de luminosidade externa.
[006] Como a adaptação visual do olho humano é progressiva e requer um certo tempo, a iluminação no interior dos túneis é dividida em áreas denominadas limite, de transição, interna e de saída, cuja extensão depende da velocidade da via e do comprimento do túnel.
[007] Cada uma dessas áreas requer níveis de iluminação que variam dependendo das condições de iluminação externa do túnel. A extensão da área limite e da área de saída, como é o caso da área de transição, é geralmente muito mais curta do que a área interna. No entanto, devido às suas necessidades de iluminação diurna, estas áreas apresentam um consumo de energia que representa a maior parte do consumo de energia do túnel, apesar de sua menor extensão.
[008] Além do fator determinante do nível de luminância, outros fatores devem ser levados em consideração, como uma uniformidade na iluminação para evitar pontos claros e áreas escuras, uma distribuição dos pontos de luz que não gere efeito de oscilação que compreenda oscilação devido às variações cíclicas de luminância no campo de visão, nem um efeito Purkinje devido à alteração do modo de visão do olho.
[009] Os sistemas de iluminação de túneis geralmente compreendem uma iluminação permanente que está sempre acesa em todo o túnel, e uma iluminação de reforço que é ligada durante o dia apenas nas áreas de limite e de saída.
[0010] Esses modos de iluminação geram um alto consumo de eletricidade, tanto para a iluminação permanente que fica acesa durante todo o dia quanto para a iluminação de reforço que representa uma alta potência adicional.
[0011] As lâmpadas de vapor de sódio têm sido normalmente utilizadas na iluminação de túneis devido à sua elevada eficiência luminosa quanto maior for a potência consumida por elas. A utilização de luminárias de maior potência permite uma maior separação entre elas, mas essa separação deve ser controlada, pois se forem muito separadas geram o chamado efeito de repicagem ou falta de uniformidade longitudinal.
[0012] O surgimento da tecnologia LED oferece a possibilidade de utilizar luminárias de alta eficiência a preços mais baixos, o que é uma grande vantagem dado o alto consumo de iluminação em túneis.
[0013] Além disso, a iluminação baseada em LED apresenta outras vantagens como maior durabilidade e consequentemente economia de manutenção, menor redução no desempenho com o tempo de uso, além da possibilidade de escolha da temperatura de cor e da regulação de consumo de acordo com as necessidades de iluminação.
[0014] No entanto, apesar de todas essas possíveis vantagens, atualmente o uso da tecnologia LED na iluminação de túneis não se impôs como esperado, limitando-se simplesmente à fabricação de projetores para túneis semelhantes aos de vapor de sódio existentes, mas com LEDs.
[0015] Isso não tem sido uma grande vantagem em relação ao que já existe, pois os LEDs mais avançados têm uma eficiência luminosa semelhante à das lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão de 400W. Por este motivo, a maioria dos estudos de mudança para LEDs tem se limitado à iluminação permanente em que é possível obter-se uma pequena vantagem na eficiência luminosa em relação aos projetores VSAP (Vapor de Sódio de Alta Pressão) de 150W ou 250W que normalmente são distribuídos em distâncias entre 20 e 30 metros.
[0016] No entanto, não faz sentido realizar o estudo para iluminação de reforço, e a economia produzida em iluminação permanente é tão pequena que o retorno do investimento necessário para substituir os projetores VSAP existentes por LEDs é questionável.
[0017] Como exemplo do estado da técnica, pode- se citar o documento de referência CN102374452 que revela a utilização de projetores LED entre 80W e 200W que incluem várias tabelas com os resultados de luminância obtidos com essas fontes de luz nas diferentes seções a serem consideradas na iluminação de um túnel. O dito documento destaca as vantagens da duração das lâmpadas LED em comparação com outras tecnologias (fluorescente, haletos metálicos, VSAP, etc.), as vantagens adicionais em termos de um melhor controle do nível de iluminação em função das características externas, e a vantagem de serem fontes direcionais e não dispersas (lâmpadas volumosas que distribuem a luz em todas as direções).
[0018] O alto índice de reprodução de cor (CRI) também é exposto em comparação com outras fontes, como as lâmpadas de vapor de sódio. Todas estas circunstâncias tornam um sistema de iluminação de túneis com LEDs mais rentável economicamente e supõem uma melhora na segurança.
[0019] No entanto, este documento não propõe qualquer melhora através da utilização de LEDs que permitem obter uma grande uniformidade na iluminação dos túneis - próxima a100% - através da utilização de pontos de luz de baixa potência distribuídos por pequenas distâncias. Também não se considera o uso da possível direcionalidade dos LEDs.
[0020] Como uma melhora nesta abordagem, o requerente é o titular do documento de referência WO2018065651 no qual é proposto um sistema de iluminação que se baseia no uso de pequenas luzes LED em vez de grandes focos para atingir uma uniformidade próxima de 100% e tirar vantagem da possibilidade que os LEDs oferecem de fazer essa distribuição com pontos de baixa potência, e ao mesmo tempo direcionar a luz com precisão para a via e o ambiente que precisa ser iluminado (como acostamentos e calçadas) na medida exata e sem desperdiçar nada.
[0021] Ao contrário do que acontece no documento CN102374452, em que apenas o ângulo de inclinação na direção transversal ao túnel dos projetores é levado em consideração, no documento WO2018065651, para atingir uma uniformidade próxima a 100%, os dispositivos de emissão dos feixes de luz são providos com lentes de fechamento que permitem um ângulo de emissão predeterminado na direção longitudinal dos feixes de luz.
[0022] Portanto, com o novo sistema proposto no documento WO2018065651, não se busca a utilização de projetores LED de maior potência com o único objetivo de poder substituir os de outras tecnologias (principalmente de vapor de sódio de alta pressão) em intervalos semelhantes aos que são usados atualmente com esta tecnologia, ou seja, não se pretende substituir um sistema de iluminação existente por outro com luminárias LED localizadas nos mesmos pontos, mas sim conseguir um sistema totalmente novo com uma distribuição contínua de pequenos pontos de luz.
[0023] No entanto, as últimas pesquisas da requerente levaram à conclusão de que este novo sistema proposto pode ser melhorado em alguns aspectos, uma vez que compreende múltiplas luminárias, e cada uma compreende um LED fixado ao túnel com sua lente de fechamento individual, requer uma instalação mais complicada e lenta do que se fosse considerada a instalação de um conjunto de dispositivos de iluminação ou luminárias que incorporam uma pluralidade de fontes de luz LED.
[0024] Além disso, quanto maior a separação entre as luminárias, maior será a potência necessária para cobrir a área a ser iluminada por elas com seus feixes de luz, evitando áreas de sombra, de modo que quanto maior a potência, menor a durabilidade.
[0025] Por outro lado, uma vez que cada luminária é fixada de forma independente ao túnel, são necessários meios de ancoragem para cada uma das ditas luminárias, o que é caro tanto em termos econômicos quanto em termos de tempo de instalação e mão de obra utilizada.
[0026] Portanto, seria necessário encontrar um novo sistema que possibilitasse contornar esses inconvenientes e mantivesse uma uniformidade longitudinal na iluminação dos túneis próxima a 100%.
[0027] O sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários apresentado aqui compreende uma pluralidade de dispositivos de iluminação ou luminárias fixadas no interior do túnel. Esses dispositivos de iluminação são dispostos de forma consecutiva e separada uns dos outros por uma distância menor do que a correspondente à frequência de oscilação para a velocidade de movimento correspondente ao túnel.
[0028] Cada um dos dispositivos de luz compreende uma base longitudinal com meios de fixação no interior do túnel, um elemento de fechamento transparente ou translúcido com os primeiros meios de fixação à dita base e cujo comprimento é igual ao mesmo, pelo menos uma placa de circuito impresso (PCB) disposta no interior do dispositivo de luz fixada à base e conectada a uma rede de fonte de alimentação por meio de conexão, e uma pluralidade de fontes de luz LED conectadas ao dito PCB, de modo que cada PCB compreende a fixação e os circuitos de alimentação de uma pluralidade de fontes de luz LED. Essas fontes de luz LED são dispostas em pelo menos uma fileira de acordo com a direção longitudinal do PCB.
[0029] As ditas fontes de luz LED têm uma distância de separação entre elas de modo que o ângulo de emissão dos feixes de luz em uma área alvo na direção longitudinal do túnel permite sua continuidade para cada par de fontes de luz consecutivas de acordo com a mesma fileira, em que o valor da distância de separação entre as fontes de luz depende da altura de localização do dispositivo de iluminação.
[0030] Em relação aos meios de fixação da base ao interior do túnel, estes compreendem meios para ajustar um ângulo de inclinação do feixe de luz de acordo com a direção transversal do túnel, de modo que o ajuste dos ângulos de emissão e inclinação permita a iluminação da área alvo com uma uniformidade longitudinal próxima a 100%.
[0031] O sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários aqui proposto provê uma melhora significativa no estado da técnica.
[0032] Isso ocorre porque é alcançado um sistema de iluminação contínua em que cada dispositivo de iluminação compreende uma pluralidade de fontes de luz LED conectadas a um dos PCBs possíveis que a dita luminária pode conter. Ao contrário de outros sistemas em que cada fonte de luz LED compreende um dispositivo de iluminação independente com lentes de fechamento próprias, no sistema proposto cada dispositivo de iluminação contém múltiplas fontes de luz, neste caso de natureza LED, bem como meios de fixação ao túnel do dispositivo como um todo e não de cada fonte de luz LED separadamente. Tudo isso permite maior simplicidade na montagem e na instalação do sistema de iluminação, e consequentemente uma redução significativa no tempo e nos custos desses itens, bem como na mão de obra que deve ser utilizada.
[0033] Da mesma forma, no que se refere à conexão elétrica, cada uma das fontes de luz LED está conectada a um PCB, e é o dito PCB que é conectado à rede de alimentação, o que evita a existência de múltiplas conexões e facilita a instalação e os custos de material e mão de obra.
[0034] Além disso, este sistema tem a vantagem de oferecer uma sensação de iluminação contínua devido à dita proximidade entre as fontes de luz LED.
[0035] Por outro lado, este sistema também considera a possibilidade, se necessário, de poder utilizar uma pluralidade de elementos de orientação e elementos ópticos como lentes ou refletores, cada um associado a uma ou mais fontes de luz LED, de modo que se obtém uma iluminação com a fotometria desejada, tanto simétrica quanto assimétrica nos planos transversal e longitudinal.
[0036] Ao ajustar o ângulo de inclinação em combinação com o ângulo de emissão, este sistema de iluminação permite a iluminação da área alvo com uma uniformidade longitudinal próxima a 100%, o que resulta em um sistema muito eficaz, simples de instalar, com menos tempo e custos e com resultados muito favoráveis em termos de durabilidade e desempenho das fontes de luz LED, o que se traduz em menos trabalhos de reparo e manutenção.
[0037] Para auxiliar em uma melhor compreensão das características da invenção, de acordo com um exemplo preferido de uma realização prática da mesma, é provida uma série de desenhos como parte integrante da dita descrição onde, com um caráter ilustrativo e não limitativo, foi representado o seguinte:
[0038] Figura 1.- mostra uma vista em perspectiva de um dispositivo de iluminação de um sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários para uma primeira realização preferida da invenção.
[0039] Figuras 2.1 e 2.2.- mostram vistas longitudinal e transversal de um dispositivo de iluminação de um sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários para uma primeira realização preferida da invenção.
[0040] Figura 3.- mostra uma vista elevada dos meios de fixação da base no interior do túnel para uma primeira realização preferida da invenção.
[0041] Figura 4.- mostra uma vista em perspectiva dos meios de fixação da base ao interior do túnel com um determinado ângulo de inclinação para uma primeira realização preferida da invenção.
[0042] Figura 5.- mostra uma vista em perspectiva de um túnel cum um sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários para uma primeira realização preferida da invenção.
[0043] Figura 6.- mostra uma vista em perspectiva dos dispositivos de iluminação de um sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários para uma segunda realização preferida da invenção.
[0044] Figura 7.- mostra uma vista de seção do dispositivo de iluminação de um sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários para uma segunda realização preferida da invenção.
[0045] Figura 8.- mostra uma vista em perspectiva do dispositivo de iluminação de um sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários com fechamento lateral para uma segunda realização preferida da invenção.
[0046] Figura 9.- mostra uma vista em perspectiva do dispositivo de iluminação contínua para túneis rodoviários com fechamento lateral e a conexão aos meios de alimentação para uma segunda realização preferida da invenção. Descrição detalhada de uma realização preferida da invenção
[0047] Em vista das figuras providas, pode ser visto em uma primeira realização preferida da invenção como o sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários que é proposto aqui compreende uma pluralidade de luminárias ou dispositivos de iluminação (1) fixados no interior do túnel.
[0048] Conforme mostrado na Figura 5, nesta primeira realização preferida da invenção as luminárias ou dispositivos de iluminação (1) são fixados, neste caso na parede do túnel a uma altura que pode estar entre 20cm e 5m e apresentam uma aparência de iluminação contínua. No entanto,
em outras realizações eles podem ser fixados ao teto dos mesmos.
[0049] Também pode ser observado na dita Figura 5 que as luminárias ou dispositivos de iluminação (1) são dispostas de forma consecutiva e separada por uma distância menor do que a frequência de oscilação para a velocidade de movimento correspondente ao túnel. Nesta realização preferida da invenção, elas são dispostas de acordo com a direção longitudinal do túnel, e sendo a velocidade do túnel neste caso de 100 km/h e a frequência de oscilação de 15 Hz, a dita distância deve ser inferior a 1,85m.
[0050] Da mesma forma, como mostrado nas Figuras 1, 2.1 e 2.2, cada uma das luminárias ou dispositivos de iluminação (1) compreende uma base longitudinal (2) que nesta primeira realização é formada por um perfil longitudinal de alumínio, mas em outras realizações pode ser formada por uma peça de alumínio ou outro material de ferro fundido, chapa estampada ou ondulada. Esta base (2) também apresenta os meios de fixação ao interior do túnel.
[0051] O dispositivo de iluminação (1) ou luminária compreende, por sua vez, um elemento de fechamento (3) transparente ou translúcido com um primeiro meio de fixação à referida base (2) e cujo comprimento é igual ao comprimento da mesma, pelo menos uma placa de circuito impresso (PCB) (4) disposta no interior do dispositivo de iluminação (1) fixada à base (2) e conectada a uma rede de alimentação elétrica por meio de conexão, e uma pluralidade de fontes de luz LED (5) conectadas ao dito PCB (4) e dispostas em pelo menos uma fileira de acordo com a direção longitudinal do PCB. Conforme mostrado na Figura 1, nesta primeira realização preferida da invenção, a pluralidade de fontes de luz LED (5) está disposta em uma única fileira.
[0052] No entanto, em outras realizações elas podem formar 2, 3 ou o número de fileiras de interesse, como mostrado na Figura 6, em que uma segunda realização é representada em que as fontes de luz LED (5) estão dispostas em duas fileiras de acordo com a direção longitudinal do PCB (4).
[0053] Essas fontes de luz LED (5) têm uma distância de separação entre elas de modo que o ângulo de emissão (AE) dos feixes de luz em uma área alvo na direção longitudinal do túnel permite sua continuidade para cada par de fontes de luz LED (5) consecutivamente, como mostrado no detalhe A da Figura 5. O valor da dita distância de separação entre LEDs (5) depende da altura de localização do dispositivo de iluminação (1), que pode estar entre 20cm e 5m dependendo das condições particulares do túnel a ser iluminado.
[0054] Na Figura 5 estão representados apenas os feixes de luz das fontes de luz LED (5) de duas luminárias ou dispositivos de iluminação (1) em ambos os lados da via (de modo a não sobrecarregar a figura com as linhas correspondentes aos feixes de todos os LEDs), sendo suficiente para se observar a sensação de continuidade dos ditos feixes de luz na via. A dita continuidade pode ser vista no detalhe A da Figura 5, em que a proximidade dos feixes de luz é mostrada, e esta continuidade é praticamente completa a partir da posição dos LEDs (5) de onde os feixes de luz emergem para a via, como mostrado na Figura 5, sendo a pequena lacuna existente na área mais alta onde estão localizadas as fontes de luz LED (5)
imperceptível ao olho humano. Daí a sensação de continuidade alcançada com esta solução.
[0055] Por outro lado, os meios de fixação da base (2) ao interior do túnel, estes compreendem meios para ajustar um ângulo de inclinação (AI) do feixe de luz de acordo com a direção transversal do túnel, de modo que o ajuste dos ângulos de emissão e inclinação (AE, AI) permita a iluminação da área alvo com uma uniformidade longitudinal próxima a 100%.
[0056] A área alvo nesta realização é uma via, mas em outras realizações pode ser uma parte dela.
[0057] Nesta realização preferida da invenção, a base (2) do dispositivo de iluminação (1) que é formada por um perfil de alumínio tem um comprimento de 2m. No entanto, outras realizações podem usar perfis de diferentes comprimentos dependendo do comprimento do túnel cujo comprimento está na faixa de 20cm a 3m.
[0058] Nesta primeira realização preferida da invenção, o próprio elemento de fechamento (3) transparente ou translúcido é formado por uma lente com funcionalidade óptica disposta em uma pluralidade de fontes de luz LED (5). Portanto, neste caso, a lente é longitudinal e tem o mesmo comprimento da base (2) à qual está fixada.
[0059] Porém, em outras realizações, o dispositivo luminoso (1) pode compreender em seu interior pelo menos uma lente (9) com funcionalidade ótica disposta em pelo menos uma fonte de luz LED (5) com segundos meios de fixação à base (2).
[0060] Este é o caso da segunda realização preferida da invenção representada na Figura 6, na qual, como pode ser visto, a luminária ou dispositivo de iluminação (1)
compreende três PCBs (4) com uma pluralidade de fontes de luz LED (5) conectada a eles. Da mesma forma, nas ditas fontes de luz LED (5) existem lentes (9) com funcionalidade óptica, de modo que cada lente (9) está disposta, neste exemplo, em quatro fontes de luz LED (5) e todas essas lentes (9) apresentam o elemento de fechamento (3) transparente ou translúcido.
[0061] Além disso, nesta segunda realização preferida da invenção, pelo menos uma das lentes (9) tem uma funcionalidade óptica diferente daquela do resto das lentes (9), de modo que com a funcionalidade óptica diferente dessas lentes (9) a fotometria desejada pode ser obtida em cada caso específico.
[0062] Na primeira realização em que a lente é longitudinal e coincidente com o elemento de fechamento (3), ela é feita de policarbonato, mas qualquer técnico no assunto entenderá que outros materiais com características semelhantes podem ser usados. Por outro lado, os primeiros meios de fixação do elemento de fechamento (3) que coincidem com a lente neste caso e a base (2) são formados por alguns grampos (6) laterais adequados para se encaixar em cada fenda (7) individual existente nas laterais da base (2), conforme mostrado na Figura
2.1.
[0063] Na primeira realização preferida da invenção, cada luminária ou dispositivo de iluminação (1) compreende quatro PCBs (4) consecutivos com 8mm de espessura e 497mm de comprimento. Cada um dos PCBs (4) é conectado a 16 fontes de luz LED (5) conectadas em série.
[0064] Em outras realizações, pode haver um número diferente de PCBs (4) dependendo do comprimento do dispositivo de iluminação (1), e eles podem ser conectados em paralelo ou em série. Da mesma forma, de acordo com o número de PCBs (4) e o comprimento da base (2), o comprimento de cada um desses PCBs (4) é determinado. Portanto, seu comprimento é variável e definido para cada caso concreto.
[0065] Da mesma forma, cada um dos PCBs (4) pode usar um número variável de fontes de luz LED (5). Nesta primeira realização, 16 fontes de luz de LED (5) distribuídas em uma única linha são consideradas, mas como já indicado em outras realizações como o segundo modo proposto, elas podem estar distribuídas em duas ou mais fileiras e o número de LEDs (5) conectados ao mesmo PCB (4) pode variar.
[0066] Assim, dado que o comprimento máximo da base (2) de uma luminária ou dispositivo de iluminação (1) é de 3m, em caso extremo e para uma distância mínima entre as fontes de luz LED (5) de 0,5cm, um dispositivo de iluminação (1 ) pode conter 600 LEDs (5) conectados aos PCBs (4) dentro dele. Por outro lado, o número total de fontes de luz LED (5) do dispositivo de iluminação (1) é distribuído entre os PCBs (4) presentes em seu interior. Portanto, dependendo do número de PCBs (4), eles compreendem mais ou menos fontes de luz LED (5) conectadas a cada uma deles.
[0067] Nesta primeira realização preferida da invenção, os quatro PCBs (4) estão conectados em paralelo e as extremidades da base longitudinal (2) têm um fechamento lateral (8) do dispositivo de iluminação (1), de modo que a extremidade dos dois PCBs (4) dispostos nas extremidades da base (2) coincidem com a extremidade correspondente da base (2), compreendem uma conexão à fonte de alimentação respectiva e o fechamento lateral (8) em ambas as extremidades da base (2) apresenta um elemento de passagem (não representado nas
Figuras) do cabo de conexão através dele. Este fechamento lateral (8) é vedado com silicone para deixar o dispositivo de iluminação (1) estanque.
[0068] A Figura 7 mostra uma seção do dispositivo de iluminação (1) para uma segunda realização preferida da invenção e, dada esta seção na Figura 8, pode ser visto o fechamento lateral (8) para esta segunda realização proposta que compreende juntas de vedação de silicone (10) entre o fechamento lateral (8) e a base (2).
[0069] Por outro lado, para facilitar a passagem do cabo de conexão (11) para o meio de alimentação, este fechamento lateral (8) apresenta um orifício de passagem (12) na peça de passagem (13), como pode ser visto na Figura 9.
[0070] Na primeira realização preferida da invenção, os meios de conexão de pelo menos um PCB (4) da rede elétrica de alimentação de corrente alternada incluem meios de alimentação de corrente contínua à mesma e meios de regulação da intensidade e/ou voltagem da corrente contínua alimentada às fontes de luz LED (5), que neste caso compreendem um driver. Em outras realizações, o sistema pode compreender dois ou mais drivers dependendo das características do dito sistema e do número de dispositivos dele.
[0071] Assim, a segunda realização proposta é um exemplo de um sistema de iluminação que compreende mais de um driver e, neste caso, as fontes de luz LED (5) de um dispositivo de iluminação (1) estão conectadas a pelo menos dois drivers dispostos em paralelo.
[0072] Da mesma forma, nesta segunda realização mostrada na Figura 6, as fontes de luz LED (5) de um dispositivo de iluminação (1) são configuradas de acordo com pelo menos dois grupos em que cada um desses grupos é alimentado por um circuito elétrico diferente. Assim, este projeto é particularmente útil para uso em áreas de reforço de túneis, de modo que parte das fontes de luz LED (5) sejam alimentadas por um circuito elétrico destinado a iluminação permanente, e outra parte delas seja alimentada por um circuito elétrico de iluminação de reforço ou iluminação diurna. Neste caso, por exemplo, a luminária ou dispositivo de iluminação (1) tem uma potência de 150W e compreende múltiplas fontes de luz LED (5), de modo que uma parte desses LEDs, até completar 5W, seja utilizada para iluminação permanente, e eles são alimentados por um driver individual ou compartilhado com outros dispositivos de iluminação (1) próximos, enquanto os LEDs correspondentes aos 145W restantes são usados para iluminação de reforço e também são alimentados por um driver individual ou compartilhado com outros dispositivos de iluminação (1) próximos.
[0073] Com isso, é possível evitar a necessidade de instalação de alguns dispositivos de iluminação (1) para iluminação permanente e outros para reforço, podendo atingir um desenho linear contínuo com os mesmos dispositivos de iluminação (1) válidos tanto para o dia como para a noite nas áreas onde a iluminação de reforço é necessária.
[0074] Na primeira realização preferida da invenção, as fontes de luz LED (5) têm uma potência nominal entre 0 e 100W, e de preferência entre 0 e 50W. Do mesmo modo, esta potência nominal é particularmente preferida entre 0 e 5W, sendo que nesta realização um valor de 0,5W é especificamente considerado. Porém, a potência de um LED não é um valor fixo, mas sim uma faixa variável muito grande que depende da intensidade de alimentação em um instante. Portanto, a presente invenção não contempla trabalhar com potência máxima, mas com potência nominal bem inferior à anterior.
[0075] Por outro lado, o dito driver é utilizado para aumentar a vida útil e a eficácia das ditas fontes de luz LED (5), e sua potência deve ser pelo menos aquela que os LEDs nominalmente requerem, que neste caso é 270W para um conjunto de 25 dispositivos de iluminação (1) de 2m de comprimento cada. São consideradas uma tensão de entrada entre 90 e 295Vca, uma corrente de saída de 8A e uma tensão de saída entre 40Vcc e 54Vcc. Estes valores são variáveis de acordo com as características do driver e o número de dispositivos de iluminação (1) a serem alimentados, e de acordo com o número e a potência das fontes de luz LED (5) a eles conectadas.
[0076] A potência do driver, por sua vez, não é um valor fixo, mas sim uma faixa variável muito grande, e essa potência depende a cada instante da intensidade da fonte de alimentação em cada instante.
[0077] Nesta realização preferida da invenção, cada driver e suas 25 luminárias ou dispositivos de iluminação (1) associados constituem um sistema de iluminação linear de 50m com 1600 LEDs (5), e por cada um deles circula uma intensidade de 60mA. Esta intensidade também é variável dependendo do driver e das fontes de luz LED (5) a serem utilizadas.
[0078] A título de exemplo, pode-se considerar em outras realizações que o driver pode alimentar um número diferente de luminárias ou dispositivos de iluminação (1) dependendo do comprimento do túnel. O número de dispositivos alimentados pelo mesmo driver pode variar entre 1 a 100 unidades.
[0079] Assim, por exemplo, no caso da alimentação de 24 dispositivos de iluminação (1) correspondentes a um túnel de 48m de comprimento, a intensidade em cada LED (5) seria de 62,5mA, o que resulta em 4,16% a mais de iluminação nesses 48m do que nos 50m considerados inicialmente, enquanto que se o driver alimentar 26 dispositivos luminosos (1) correspondentes a um túnel de 52m de comprimento, a intensidade em cada LED (5) seria de 57,69mA, obtendo-se 3,85% menos iluminação na seção do túnel de 52m do que na seção de 50m.
[0080] Por outro lado, e voltando à realização aqui proposta em que um túnel de 50m é considerado iluminado por 25 luminárias ou dispositivos de iluminação (1) alimentados pelo mesmo driver, cada um dos dispositivos de iluminação (1) compreende 64 LEDs (5) e, portanto, o dito driver está alimentando um total de 1600 LEDs (5) cuja potência de cada um dos LEDs (5) é de 0,1688W, muito inferior à potência nominal correspondente aos ditos LEDs (5), de modo que uma maior eficiência será alcançada.
[0081] Por outro lado, neste exemplo, a eficácia de cada luminária ou dispositivo de iluminação (1) é 129,94 lum/W resultante da relação entre o fluxo luminoso emitido pelo dito dispositivo de iluminação (1) (1403 lum) e sua potência (10,8 W).
[0082] Em outras realizações preferidas da invenção, esta eficiência luminosa tem um valor que varia em relação ao obtido para esta realização proposta. Esta variação dependerá do fluxo luminoso do dispositivo de iluminação (1) e da potência das fontes de luz LED (5) e, por consequência,
do próprio dispositivo de iluminação (1), sendo observado que o valor desta eficiência luminosa está compreendido entre 50 e 200 lum/W.
[0083] Uma tabela é apresentada abaixo com os valores correspondentes a este exemplo apresentado como uma realização preferida da invenção: Disposi tivo de Driv
LED PCB ilumina er ção No. LEDs 1 16 64 1600 Nº PCBs 0,0625 1 4 100 Comprimento 0,031 0,5 2 50 (m) Intensidade 60 60 240 6000 (mA) Tensão (Vcc) 2,81 45 45 45 Potência (W) 0,1688 2,7 10,8 270 3508 Fluxo (lum) 21,93 350,8 1403 4
[0084] Por outro lado, foi realizado um estudo da vida útil das fontes de luz LED (5) com uma temperatura de soldagem (Ts) de 54,5ºC e uma corrente de saída contínua (If) de 120 mA, obtendo-se como resultado que após 71.000 horas (>8 anos), apenas 30% da luminância inicial é perdida.
[0085] A realização preferida da invenção considera uma alimentação de 60 mA, metade daquela considerada no teste, e valores ainda mais baixos à noite. Reduzir a fonte de alimentação pela metade melhora significativamente a vida útil e a eficiência dessas fontes de luz LED (5) e atinge, neste caso, mais de 150.000 horas (>17 anos).
[0086] Ressalta-se que as fontes de luz LED (5) continuam acesas mesmo que 30% de sua luminância inicial tenha sido perdida, então para chegar a 50% de perda seria necessário esperar quase 30 anos. Com isso, as falhas podem vir de qualquer outro componente, e aspectos como a confiabilidade das fontes de luz LED (5) e os processos de fabricação, manuseio e manutenção ganham valor.
[0087] Por outro lado, o driver ou fonte de alimentação geralmente é o elemento crítico na vida útil de uma instalação de iluminação LED. Em seu interior há capacitores eletrolíticos cuja vida depende muito da temperatura. Nesta realização, foram usados capacitores de 105ºC e 5000h, o que significa que trabalhando a 50ºC (temperatura dentro do driver), uma vida útil de 200.000 horas é alcançada.
[0088] Portanto, aproximadamente 20 anos de vida são obtidos nos drivers devido à alta confiabilidade dos capacitores.
[0089] De acordo com outro aspecto, neste exemplo apresentado como a realização preferida da invenção, as fontes de luz LED (5) localizadas nas extremidades adjacentes de luminárias ou dispositivos de iluminação (1) consecutivos terem uma distância de separação semelhante à distância entre duas fontes de luz LED (5) do mesmo dispositivo de iluminação (1), de modo que o ângulo de emissão (AE) de seus feixes de luz em uma área alvo na direção longitudinal do túnel permite sua continuidade como em fontes de luz LED (5) consecutivas do mesmo dispositivo de iluminação (1).
[0090] Neste exemplo apresentado como uma realização preferida da invenção, a iluminação simétrica é considerada por meio do sistema de iluminação contínua descrito. No entanto, em outras realizações, o sistema de iluminação contínua pode compreender meios de geração de uma iluminação de contrafluxo das fontes de luz LED (5) de uma luminária ou dispositivo de iluminação (1) formados por uma pluralidade de refletores, cada um associado a uma das ditas fontes de luz.
[0091] Da mesma forma, como mostrado nas Figuras 3 e 4, os meios de fixação da base longitudinal (2) dos dispositivos de iluminação (1) ao interior do túnel compreendem pelo menos um conjunto de fixação (14) que compreende uma primeira peça (15) formada por uma superfície plana (20) adequada para a fixação à parede ou ao teto do túnel por meios aparafusados, dos quais emerge perpendicularmente cada asa (21) paralela com um orifício através do qual passa um eixo de rotação (22).
[0092] Também compreende uma segunda peça (19) com uma superfície plana (16) da qual emerge perpendicularmente e em uma primeira direção, cada perna (17) adequada para segurar uma base (2), e da qual emergem em uma segunda direção oposta à primeira cada flange (18) paralelo com um orifício de fixação ao eixo de rotação (22) da primeira peça (15), de modo que a segunda peça (19) seja capaz de apresentar uma variação do ângulo de inclinação (AI) em relação à primeira peça (15).
[0093] O ângulo de inclinação (AI) do feixe de luz de acordo com a direção transversal do túnel será obtido pela combinação do ângulo de instalação da superfície plana (20) na parede ou no teto do túnel e o ângulo de rotação relativa entre as peças (19) e (15).
[0094] As realizações descritas são apenas exemplos da presente invenção. Portanto, os detalhes, termos e frases específicos usados no presente documento não devem ser interpretados como limitantes, mas devem ser entendidos apenas como uma base para as reivindicações e como uma base representativa que provê uma descrição compreensível, bem como informações suficientes para que o técnico no assunto aplique à presente invenção.
Claims (16)
1. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS que compreende uma pluralidade de luminárias ou dispositivos de iluminação (1) fixadas no interior do túnel, caracterizado pelos ditos dispositivos de iluminação (1) estarem dispostos de forma consecutiva e separada entre eles por uma distância menor do que a correspondente à frequência de oscilação para a velocidade de movimento correspondente ao túnel, e em que cada um dos dispositivos de iluminação (1) compreende - uma base longitudinal (2) com meios de fixação ao interior do túnel; - um ou mais elementos de fechamento (3) transparentes ou translúcidos com os primeiros meios de fixação à dita base (2) em que o comprimento total de um ou mais elementos de fechamento (3) coincide com o comprimento da base (2); - pelo menos uma placa de circuito impresso (PCB) (4) disposta no interior do dispositivo de iluminação (1), fixada à base (2) e conectada a uma rede de alimentação elétrica por meio de conexão; e - uma pluralidade de fontes de luz LED (5) conectadas ao dito PCB (4) e dispostas em pelo menos uma fileira de acordo com a direção longitudinal do PCB (4); em que as ditas fontes de luz LED (5) têm uma distância de separação entre elas de modo que o ângulo de emissão (AE) dos feixes de luz em uma área alvo na direção longitudinal do túnel permite sua continuidade para cada par de fontes de luz LED (5) consecutivas de acordo com a mesma fileira, em que o valor da distância de separação entre as fontes de luz LED (5) depende da altura de localização do dispositivo de iluminação (1); e em que os meios de fixação da base (2) ao interior do túnel compreendem meios para ajustar um ângulo de inclinação (AI) do feixe de luz de acordo com a direção transversal do túnel; de modo que o ajuste do ângulo de inclinação (AI) em combinação com o ângulo de emissão (AE) permite a iluminação da área alvo com uma uniformidade longitudinal próxima a 100%.
2. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um ou mais elementos de fechamento (3) transparentes ou translúcidos serem formados por uma lente com funcionalidade óptica disposta em uma pluralidade de fontes de luz LED (5).
3. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dispositivo luminoso (1) compreender em seu interior pelo menos uma lente (9) com funcionalidade ótica disposta em pelo menos uma fonte de luz LED (5) com segundos meios de fixação à base (2).
4. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender pelo menos duas lentes (9) com funcionalidade ótica e pelo menos uma delas tem funcionalidade ótica diferente das demais lentes (9).
5. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelos meios de conexão de pelo menos um PCB (4) à rede elétrica de fornecimento de corrente alternada incluir meios de fornecimento de corrente contínua à mesma e meios de regulação da intensidade e/ou da voltagem da corrente contínua fornecida às fontes de luz LED (5).
6. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelos meios de alimentação de corrente e pelos meios de regulação de intensidade e/ou voltagem das fontes de luz LED (5) de um dispositivo de iluminação (1) compreenderem pelo menos um driver.
7. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelas fontes de luz LED (5) de um dispositivo de iluminação (1) serem conectadas a pelo menos dois drivers dispostos em paralelo.
8. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelas fontes de luz LED (5) de um dispositivo de iluminação (1) serem configuradas de acordo com pelo menos dois grupos, em que cada um desses grupos é alimentado por um circuito elétrico diferente.
9. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado pela área alvo ser uma via ou uma parte dela e os dispositivos de luz (1) fixados no interior do túnel estarem fixados nas paredes ou no teto do túnel.
10. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelas fontes de luz LED (5) localizadas nas extremidades adjacentes de dois dispositivos de iluminação (1) consecutivos terem uma distância de separação semelhante à distância entre duas fontes de luz LED (5) do mesmo dispositivo de iluminação (1), de modo que o ângulo de emissão (AE) de seus feixes de luz em uma área alvo na direção longitudinal do túnel permite sua continuidade como em fontes de luz LED (5) consecutivas do mesmo dispositivo de iluminação (1).
11. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelas extremidades da base longitudinal (2) terem um fechamento lateral (8) do dispositivo de iluminação (1) que compreende uma peça de passagem (13) de um cabo de conexão de pelo menos um PCB (4) em ambas as extremidades.
12. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo dispositivo de iluminação (1) compreender em seu interior pelo menos dois PCBs (4) e estes estarem conectados em paralelo.
13. Sistema de iluminação contínua para túneis rodoviários, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 12, caracterizado por compreender meios de geração de iluminação de contrafluxo a partir de uma ou mais das fontes de luz LED (5) de um dispositivo de iluminação (1) formados por uma pluralidade de refletores associados cada um a uma ou mais fontes de luz LED (5).
14. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado pela base (2) ser formada por um perfil longitudinal de alumínio.
15. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelos meios de fixação da base longitudinal (2) no interior do túnel compreenderem pelo menos um conjunto de fixação (14) que compreende uma primeira peça (15) formada por uma superfície plana (20) adequada para fixação na parede ou no teto do túnel por meio de parafusados, dos quais emergem perpendicularmente cada asa (21) paralela que apresenta um orifício de passagem de um eixo giratório (22), e uma segunda peça (19) que apresenta uma superfície plana (16) da qual emerge perpendicularmente e em uma primeira direção, cada perna (17) adequada para a fixação de uma base (2) e a partir da qual emergem em uma segunda direção oposta à primeira cada guia (18) paralelo que apresenta um orifício de fixação ao eixo de rotação (22) da primeira peça (15) , de modo que a segunda peça (19) seja adequada para apresentar uma variação do ângulo de inclinação (AI) em relação à primeira peça (15).
16. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO CONTÍNUA PARA TÚNEIS RODOVIÁRIOS, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo ângulo de inclinação (AI) do feixe de luz de acordo com a direção transversal do túnel ser obtido pela combinação do ângulo de instalação da superfície plana (20) na parede ou no teto do túnel e o ângulo de rotação relativa entre a segunda peça (19) e a primeira peça (15) do conjunto de fixação (14).
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